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0.1　本书的读者对象1

前言1

0.2　本书的组织结构2

0.2.1　第1部分：通信网络流量管理2

0.2.2　第2部分：QoS和流量控制3

0.2.3　第3部分：业务流量特征3

0.2.4　第4部分：排队理论4

0.2.5　第5部分：阻塞检测与控制4

0.2.6　第6部分：路由选择和网络设计4

0.2.7　第7部分：综合篇5

0.3　致谢5

1.1 电路交换、分组交换和信元交换的历史8

1.1.1 电话交换网络的诞生8

第1部分　通信网络流量管理8

第1章　综述8

1.1.2　面向话音的数字电路交换技术9

1.1.3　分组交换9

1.1.4　面向连接和面向无连接协议10

1.1.5　成本低廉的局域网络互联10

1.1.6　定长分组：信元11

1.2　QoS和业务流量管理基本概念11

1.2.1 IP和ATM：异同点11

1.2.2　计算机通信网络中的到达和服务12

1.2.3　端到端性能：吞吐量和响应时间13

1.3.1　Internet工程研究组14

1.3.2　国际电信联盟14

1.3　IP和ATM标准源14

1.3.3　ATM论坛15

1.4　小结16

1.5　参考文献16

第2章 电路交换和分组交换网络综述17

2.1 电路交换17

2.1.1　时分复用17

2.1.2　TDM复用等级18

2.1.3　交换连接的信令机制19

2.2.1　无连接数据推进和路由选择21

2.2　面向无连接分组交换21

2.2.2　IP数据报格式22

2.2.3　路由互联网络基本术语24

2.2.4　路由设备结构25

2.3　面向连接的分组交换26

2.3.1　标记交换27

2.3.2　ATM信元28

2.3.3　MPLS标记29

2.3.4　虚连接的特点29

2.4　小结30

2.5　参考文献30

3.1.1　带宽和链路层容量31

3.1　带宽、容量、瓶颈、吞吐量和效率31

第3章　容量、吞吐量和流量等级31

3.1.2　瓶颈和路径容量33

3.1.3　路径的容量和吞吐量33

3.1.4　链路层效率34

3.1.5　分组数据的传输效率34

3.1.6　电路数据的传输效率36

3.2　信源业务量特征37

3.2.1　峰值速率和平均速率37

3.2.2　突发度和信源活动概率38

3.2.3　突发持续时间38

3.2.4　统计复用39

3.3.1　IP令牌桶算法40

3.3　业务量参数的度量和监测40

3.3.2　ATM流量参数42

3.3.3　ATM漏桶算法44

3.3.4　令牌桶算法和漏桶算法互操作45

3.4　小结46

3.5　参考文献46

第2部分　QoS和流量控制50

第4章　通信服务的主观评判50

4.1 主观理解和服务质量50

4.1.1　视觉／听觉特性如何影响感知质量50

4.1.2　协议如何影响人们的主观评判51

4.2.2　呼损和降质54

4.2.1　平等的价值54

4.1.3　主观质量和物理质量54

4.2　QoS的不平等特性54

4.2.3　面向连接和面向无连接模型中的质量概念55

4.3 ATM业务类型和QoS56

4.4　IP网络中面向QoS的业务58

4.4.1　尽力传送业务58

4.4.2　负载可控制业务58

4.4.3　质量可保证业务59

4.4.4　差异服务59

4.5　小结60

4.6　参考文献61

5.1.1　参考模型62

第5章　服务质量定义62

5.1　服务质量（QoS）62

5.1.2　影响QoS参数的网络特征63

5.1.3　应用层QoS64

5.1.4　延迟变化和链路速率64

5.2　ATM QoS参数65

5.2.1　术语和定义66

5.2.2　信元传送延迟、延迟变化和丢失率66

5.2.3　ATM网络中动态和预定义QoS68

5.3　IP QoS参数69

5.4　请求和描述QoS的方法69

5.4.1 ATM面向连接的信令70

5.4.2　IP资源预留（RSVP）71

5.4.3　RSVP动态广告延迟73

5.5　ATM和RSVP比较74

5.6　小结75

5.7　参考文献75

第6章　通过流量控制来保证QoS77

6.1　路由器和交换机的通用QoS结构77

6.2　接入控制78

6.2.1　接入控制和调度78

6.2.2　ATM连接允许控制79

6.2.3　IP资源预留协议（RSVP）80

6.3　流量参数控制——监管和成形81

6.3.2　ATM用法参数控制82

6.3.1　流量参数控制设置位置82

6.3.3　业务成形84

6.3.4　RSVP流量监管和业务成形85

6.4　小结87

6.5　参考文献87

第3部分　业务流量特征90

第7章 日常生活中的随机现象90

7.1 概率简介90

7.1.1　概率论示例90

7.1.2　例子的答案91

7.1.3　确定性／随机性建模理念94

7.2.2 自相似概述95

7.2　随机过程简介95

7.2.1　掷骰子试验95

7.2.3　泊松和自相似过程示例96

7.3　小结97

7.4　参考文献98

第8章　随机流量模型99

8.1 随机理论99

8.1.1　集合理论和概率定义99

8.1.2　概率论与通信102

8.1.3　排列与组合102

8.1.4　贝努里试验和贝努里分布105

8.2　随机变量105

8.2.2　均值与方差106

8.2.1　概率密度和概率分布106

8.2.3　两个随机变量的重要性质107

8.3　概率论中的极限定理107

8.3.1　中心极限定理107

8.3.2　正态分布或高斯分布108

8.3.3　概率分布尾部概率的Chernoff界109

8.4　随机过程110

8.4.1 时间上的随机泊松到达110

8.4.2　泊松到达间隔的概率分布112

8.4.3　泊松到达的无记忆性质113

8.5　小结114

8.4.4　泊松过程的合并和分离114

8.6　参考文献115

第9章　高级流量模型116

9.1　常用的马尔可夫模型116

9.1.1 离散时间马尔可夫链116

9.1.2　连续时间马尔可夫链120

9.1.3　一个简单的例子——系统的可用性122

9.2　连续随机过程的性质124

9.2.1　连续随机变量的统计特性124

9.2.2　期望、自相关和自协方差124

9.2.3　功率谱125

9.3.2　布朗运动和维纳过程127

9.3　随机游动、布朗运动和自相似过程127

9.3.1　广义随机游动127

9.3.3 自相似流量128

9.4 自相似过程的重要性质129

9.4.1　离散值的自相似过程130

9.4.2 自相似过程的特征130

9.4.3　短期相关和长期相关130

9.4.4　重尾部概率密度131

9.5　小结132

9.6　参考文献133

10.1.1　通用排队系统模型136

10.1　排队系统136

第10章　排队：在队列中等待136

第4部分　排队理论136

10.1.2　随机队列和排队系统137

10.1.3　资源预留和服务策略138

10.2　排队系统特性140

10.2.1　流量、稳定性和负载140

10.2.2　队列长度和等待时间141

10.2.3　系统结构和策略的影响141

10.3　排队论在IP和ATM网络中的应用142

10.3.1　基于排队论的服务质量度量计算142

10.3.2　网络中复用／交换流量142

10.3.3　路由器和交换机结构143

10.3.4　链路层的排队模型144

10.4　队列服务准则145

10.4.1 先进先出（FIFO）队列145

10.4.2　优先级队列145

10.4.3　加权排队服务准则146

10.4.4　丢弃门限149

10.4.5　优先级丢弃门限的性能149

10.5　小结150

10.6　参考文献151

第11章　排队论的基本应用152

11.1　基本的排队模型152

11.1.1　排队系统的Kendall表示法152

11.1.2　生灭过程153

11.1.3　马尔可夫排队系统的解154

11.2　电路交换语音网络中的拒绝和排队157

11.2.1　呼叫尝试的统计模型157

11.2.2　Erlang拒绝呼叫损失的公式158

11.2.3　Erlang拒绝呼叫等待的公式160

11.2.4　多个单独队列和单一共享队列的性能比较160

11.3　数据流量的缓存区设计162

11.3.1　缓存区溢出概率模型162

11.3.2　共享与专用缓存区的性能比较164

11.3.3　优先级队列的性能165

11.4.1　话音流量模型167

11.4　话音和数据的综合167

11.4.2　话音会话的统计复用168

11.4.3　话音／数据综合传输的好处169

11.5　小结170

11.6　参考文献170

第12章 中级排队论应用172

12.1 M/G/1和G/M/1队列172

12.1.1 M/G/1队列导论172

12.1.2　M/G/1队列的Pollaczek-Khinchin变换结果173

12.1.3　忙／闲时段分析法177

12.1.4　G/M/1队列178

12.2.1 流体近似179

12.2　流体近似和等效带宽179

12.2.2　统计复用增益模型181

12.2.3　近似的等效带宽183

12.3　对确定性恒定速率源的复用185

12.4　小结188

12.5　参考文献188

第5部分　阻塞检测与控制190

第13章　前方交通阻塞190

13.1 日常生活和网络中的阻塞现象190

13.1.1　阻塞的特性190

13.1.2　高峰时间191

13.1.3　阻塞的时间尺度191

13.2.1 网络中阻塞的实例192

13.2　阻塞控制简介192

13.2.2　开环和闭环阻塞控制193

13.2.3　阻塞网络中的吞吐量与延迟之间的平衡关系194

13.3　重传协议197

13.3.1　定长窗口协议197

13.3.2　IP的传输控制协议（TCP）198

13.3.3　TCP的慢启动阻塞控制协议199

13.4　ATM的适宜比特率（ABR）协议201

13.4.1　二元模式ABR202

13.4.2　显式速率ABR203

13.4.3　虚拟信源／虚拟目的地203

13.5　流量阻塞控制方法的分类204

13.6　小结205

13.7　参考文献206

第14章　开环阻塞控制207

14.1　阻塞避免207

14.1.1　资源分配和接入控制207

14.1.2　成形器的闭合排队系统模型208

14.1.3　流量监管和调度的加权公平队列模型210

14.1.4　实现最小延迟和丢失的缓存区及调度策略设计212

14.2　选择性丢弃的性能214

14.2.1　识别低优先级流量214

14.2.2　丢弃门限性能模型215

14.2.3　早期／部分分组丢弃（EPD/PPD）218

14.3.1　策略——回退N步重传和选择性拒绝219

14.3　固定窗口重传协议219

14.3.2　基于随机丢失的性能分析221

14.3.3　多信源争抢下的性能分析223

14.3.4　随机早期检测225

14.4　小结225

14.5　参考文献226

第15章　闭环阻塞控制228

15.1 自适应闭环阻塞控制的基本原则228

15.2　基于速率的控制系统模型229

15.2.1　简单线性模型230

15.2.2　吞吐量和延迟231

15.2.3　实际的线性增加和倍增递减模型234

15.3　基于窗口流量控制235

15.4.1 TCP窗口大小对吞吐量的影响237

15.4　TCP/IP模型237

15.4.2　离散TCP/IP性能模型238

15.4.3　缓存容量对性能的影响240

15.4.4　信源数量对性能的影响242

15.4.5　ATM上TCP传送：UBR和ABR242

15.5　小结243

15.6　参考文献243

16.1　路由概述246

16.1.1　交通系统类比246

第16章　路由及其算法基本概念246

第6部分　路由选择和网络设计246

16.1.2　最短路径／最小成本路由算法247

16.1.3　基于约束的路由算法248

16.1.4　有趣的流量模型249

16.2　路由算法250

16.2.1　背景知识250

16.2.2　链路状态路由选择和拓扑发现251

16.2.3　基于约束的路由选择算法253

16.2.4　IEEE 802.1d桥接协定——扩展树协议254

16.3　路由选择、流量工程和故障恢复255

16.3.1　路由可扩展性范式255

16.3.2　物理层故障恢复256

16.3.4　分层故障恢复257

16.3.3　网络层故障恢复257

16.5　参考文献258

16.4　小结258

第17章　路由选择算法260

17.1　图论基本概念260

17.1.1　基本术语260

17.1.2　网络图形的矩阵表示261

17.1.3　树和扩展树262

17.2　最短路径算法263

17.2.1　基本问题263

17.2.2　Dijikstra算法263

17.2.3　Bellman-Ford算法264

17.3.1　基于链路带宽约束265

17.2.4　分布／集中实现中的相关要素265

17.3　基于约束的网络路由和设计265

17.3.2　基于最小割集的最大流量算法266

17.3.3　流量矩阵约束267

17.3.4　最小代价网络设计267

17.3.5　网络故障应对268

17.4　基于约束的路由和设计算法269

17.4.1　启发式算法269

17.4.2　拓扑裁剪269

17.4.3　显式路由、路由固定和环回270

17.4.4　次优路由和重置路由271

17.5　网络的数值计算272

17.6　小结275

17.7　参考文献275

第18章 网络路由设计的性能277

18.1　排队的网络277

18.1.1　通用交换和排队模型277

18.1.2　Jackson网络模型277

18.1.3　概率密度乘积表示279

18.2　端到端性能280

18.2.1　Jackson网络模型中的数学期望280

18.2.2　延迟变动的累积效应282

18.2.3　网络中加权公平排队的性能283

18.2.4 网络路径上不同队列规则的性能比较284

18.2.5　分层网络（接入／骨干）的性能285

18.3　分析路由模型286

18.3.1　单一业务流环境下的对称网络286

18.3.2　容量和设计考虑287

18.3.3　对称树形网络289

18.4　小结291

18.5　参考文献291

第7部分　综合篇294

第19章　流量工程应用294

19.1　网络扩展性设计294

19.1.1　IP/ATM混合网络294

19.1.2　MPLS标记交换路由网络295

19.1.3　分层骨干／接入网络296

19.1.4　地址／拓扑总结297

19.1.5　虚拟路径／信道和堆栈标记297

19.2　网络规划和设计流程简述299

19.2.1 网络设计方法／建模的哲理299

19.2.2　流量／性能的测量300

19.2.3　可选的网络设计300

19.2.4　可选网络和技术的分析及仿真301

19.2.5　网络实践301

19.3　网络设计工具302

19.3.1　设计工具的图形化界面302

19.3.3　网络功能的建模303

19.3.2　确定设计条件303

19.3.4　结果的显示和比较304

19.4　小结304

19.5　参考文献304

第20章　实际网络设计306

20.1　分层网络设计306

20.1.1　扩展性和分层概念306

20.1.2　过载业务流和等效随机方法307

20.1.3　分层网络数值设计310

20.2　动态路由选择312

20.2.1　可变业务流量的本质312

20.2.2　时变非均衡流量下的网络设计313

20.2.3　动态控制路由算法314

20.3　最小代价网络设计316

20.4　小结317

20.5　参考文献318

第21章　展望未来319

21.1　基于事件仿真工具的基本原理319

21.1.1　事件驱动仿真的基础知识319

21.1.2　随机数产生321

21.1.3　多阶爱尔朗的随机数产生322

21.1.4 自相似过程的仿真323

21.1.5　样本平均和置信区间324

21.1.6　达到相当可信度的仿真次数326

21.2　构建业务量模型327

21.2.1　确定事件分布327

21.2.2　参数估计327

21.2.3 自相似检测和H参数估计328

21.3　QoS控制和流量管理的未来发展329

21.3.1　当前研究总结329

21.3.2　成果和问题329

21.3.3　将来是否需要QoS330

21.3.4　流量模式的未来变化331

21.4　小结331

21.5　参考文献331

附录　术语表333